可編程LED驅(qū)動(dòng)器怎么設(shè)計(jì)才更簡單?這一招你必須要學(xué)會(huì)
發(fā)布時(shí)間:2019-11-05 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】為響應(yīng)新能源法規(guī)的要求,LED 正越來越多地被用作節(jié)能光源。與傳統(tǒng)燈具相比,它們具有決定性優(yōu)勢:能耗更低,壽命更長,并且有各種顏色可供選擇。例如,借助 LED,世界上最大的教堂——羅馬圣彼得大教堂,現(xiàn)在得以呈現(xiàn)于全新燈光下。
為響應(yīng)新能源法規(guī)的要求,LED 正越來越多地被用作節(jié)能光源。與傳統(tǒng)燈具相比,它們具有決定性優(yōu)勢:能耗更低,壽命更長,并且有各種顏色可供選擇。例如,借助 LED,世界上最大的教堂——羅馬圣彼得大教堂,現(xiàn)在得以呈現(xiàn)于全新燈光下。通過智能控制系統(tǒng),即使是其重要藏品最小的細(xì)節(jié)也可以通過預(yù)設(shè)的照明場景進(jìn)行一一呈現(xiàn)。這些數(shù)字控制系統(tǒng)集成了可編程 LED 驅(qū)動(dòng)器,因此可按需激活 LED。圖 1 顯示了一個(gè) 3 通道 LED 驅(qū)動(dòng)器配置的示例。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)(在本例中為 ADI 公司的 AD5686)的三個(gè)輸出電壓中的每一個(gè)都控制一個(gè)電壓-電流轉(zhuǎn)換器級,在每一級的負(fù)載路徑中放置獨(dú)立的 LED,用于每個(gè) LED 通道。所有三個(gè)轉(zhuǎn)換器級均由運(yùn)算放大器(運(yùn)放)ADA4500-2 并連接一個(gè)用來控制 LED 電流的 MOSFET 實(shí)現(xiàn)。理論上,這個(gè) LED 電流可以高達(dá)幾安培,具體取決于電壓源(VS)和負(fù)載電阻,在本電路中為 2 Ω。因此,選擇合適的 MOSFET 非常重要。
DAC 輸出電壓的質(zhì)量很大程度上取決于基準(zhǔn)電壓源 VREF。應(yīng)使用高質(zhì)量的基準(zhǔn)電壓源。ADR4520 就是這樣一個(gè)例子,如圖 1 所示。它具有極低的噪聲、超高的長期精度和出色的溫度穩(wěn)定性。
由于 ADA4500-2 的內(nèi)部設(shè)計(jì),典型的軌到軌放大器具有一定的非線性和交越失真。它們的輸入級由兩個(gè)并聯(lián)的差分晶體管組成:PNP 級(Q1 和 Q2)和 NPN 級(Q3 和 Q4),如圖 2 所示。
圖 1.用于控制三個(gè)獨(dú)立 LED 的 LED 驅(qū)動(dòng)器的簡化原理圖。
圖 2.運(yùn)算放大器中的軌到軌雙極晶體管輸入級簡化版。
根據(jù)所施加的共模電壓,兩組輸入對產(chǎn)生不同的失調(diào)電壓和偏置電流。如果共模電壓施加到放大器輸入端,與正或負(fù)電源電壓(VS)相差小于 0.7 V,則只會(huì)激活兩個(gè)輸入級中的一個(gè)。那么,僅會(huì)出現(xiàn)對應(yīng)于有效級的誤差(失調(diào)電壓和偏置電流)。如果電壓升至 0.8 V,則兩個(gè)輸入級都將激活。在這種情況下,失調(diào)電壓可能突然改變,導(dǎo)致所謂的交越失真和非線性。
相比之下,ADA4500-2 具有集成的輸入端電荷泵,無需第二個(gè)差分對即可覆蓋軌到軌輸入范圍,從而避免了交越失真。ADA4500-2 的其他優(yōu)勢還包括低失調(diào)、低偏置電流和低噪聲分量。
在這類電路中,必須注意負(fù)載/電流路徑中由 LED 連線產(chǎn)生的電感。導(dǎo)線通常為數(shù)米長,如果沒有提供正確的補(bǔ)償,可能會(huì)導(dǎo)致異常的振蕩。此電路中的補(bǔ)償通過反饋路徑實(shí)現(xiàn),它將由分流電阻測量的電流返回到運(yùn)算放大器的輸入。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生的電感調(diào)整 ADA4500-2 上現(xiàn)有的電阻和電容電路。
利用圖 1 所示的電路,能夠更簡易地實(shí)現(xiàn)可通過 DAC 編程以用于精確照明控制應(yīng)用的多通道 LED 驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)特定需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以避免功能異常也是十分重要的。
結(jié)論
本文所述的電路顯示了創(chuàng)建可編程 LED 驅(qū)動(dòng)器更簡單的方法,該驅(qū)動(dòng)器非常適用于需要緊湊、可擴(kuò)展、易于供電和高線性度電源的精確照明控制應(yīng)用。不過,尺寸必須適應(yīng)應(yīng)用的要求,以避免由于各種存在的電感(例如線路電感和寄生電感)引起的任何故障。
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